1300nm超辐射发光二极管寿命测试

作为光纤陀螺用光源的超辐射发光二极管(SLD)随着工作时间的延续,其性能会发生退化.采用加速老化的实验方法来估算InGaAsP SLD管芯的工作寿命.分别在环境温度373 K和358 K下对5只SLD管芯进行加速老化,并通过对P-t曲线拟合来推算和估计管芯的老化速率和激活能.计算出了器件的激活能平均值约为0.82 eV,SLD管芯在室温下的工作寿命超过106h,可以满足光纤陀螺用光源的寿命要求.对影响SLD管芯可靠性的因素以及管芯的退化机理进行了分析,为研制高可靠性的超辐射发光二极管提供了理论基础.     

光纤陀螺用超辐射发光二极管启动模型研究

为了实现光纤陀螺的快启动, 从超辐射发光二极管(SLD)发光机理出发, 通过分析光源的驱动电流和管芯温度在上电后的变化规律, 建立了SLD的启动模型, 找出了影响SLD启动时间的因素。用高速数据采集卡测得SLD的常温启动时间约为3~4s, 由温控系统系统引起的功率波动误差为4.5%, 波长的漂移量为0.92nm。实验测试结果与建立的理论模型相符, 从理论上提出了缩短SLD启动时间和实现陀螺快启动的方法。     

热敏电阻位置与超辐射发光二极管光源温控参数的关系研究

针对某陀螺生产厂家新引入的超辐射发光二极管光源在原光源驱动设备上的功率变化异常的问题,对光源温控环节的传递函数和相应控制参数进行了理论和试验分析。相比陀螺常用SLD光源,新引入SLD光源内部热敏电阻与SLD管芯间距大得多,且不在同一热沉上,这使得该厂光源温控部分的传递函数出现明显时间滞后,表现为其对微分环节依赖性增强。通过对原光源驱动设备上微分环节的优化设计,可使热敏电阻位置相差较大的不同厂家的光源同时获得良好温控效果。上述结果对于理解SLD光源温控PID(比例-积分-微分)参数差异性、提高SLD光源温度控制适应性提供了客观依据。     

超辐射发光二极管光源的分析与补偿研究

针对SLD(Super-luminescent Diodes)光源的光功率和中心波长会随着驱动电流和工作温度的漂移而发生变化的现象,通过SLD的工作原理对该现象进行了理论分析,基于8脚蝶型SLD光源的实验,分析了光功率和中心波长受电流和温度变化的特点,分别建立了光功率和中心波长随驱动电流和工作温度之间关系的非线性数学模型,设计了SLD光源参数不稳定性的补偿方案,对SLD光源参数不稳定性引起的漂移进行补偿,从补偿前后光纤陀螺的测试输出脉冲数据可以看出,该补偿方法可以有效地改善光纤陀螺的在复杂工作环境下的长期稳定性,降低了光纤陀螺对恒流、恒温电路的要求。     

应用于光纤陀螺的收发一体模块研究

基于干涉型光纤陀螺的小型化和工程化设计要求,研究了一种新颖的收发一体模块,从对SLD光源进行建模入手,设计了小型化的光学系统。并用Zemax软件进行了仿真。这种收发模块采用全保偏技术,体积小,可靠性高,可以有效地抑制光源与耦合器的串音干扰。与应用较为广泛的混偏技术相比,可以避免温度变化、振动等原因对光纤陀螺系统精度的影响,从而提高光纤陀螺的整体性能。     

白光干涉偏振模耦合分布式光纤传感器分析

分布式光纤传感器能够测量沿光纤长度上连续分布的外界量。用保偏光纤作为传感光纤的分布式光纤传感器,被测外界量引起保偏光纤中传播的两正交偏振模的相互耦合。用迈克尔逊干涉仪两臂光程差来补偿两个偏振模的光程差的方法探测传感信号。为了设计白光干涉偏振模耦合分布式传感器,根据统计光学原理分析了传感器的互相干特性。在此基础上分析了传感器的空间分辨力、光纤耦合点分辨力、最大传感光纤长度。波长1310nm、谱宽36nm的超辐射发光二极管(SLD)作光源．用色散参量为600ps／km,拍长3mm的保偏光纤的分布传感器空间分辨力和光纤耦合点分辨力分别为6cm和3mm。     

基于性能退化数据的超辐射发光二极管可靠性评估研究

作为光纤陀螺仪中的关键元件与薄弱环节,超辐射发光二极管(SLD)的可靠性在很大程度上决定了光纤陀螺仪的可靠性。针对其长寿命特点,研究了基于性能退化数据的可靠性评估方法。在对SLD失效机理分析的基础上,提出用正态-沣泊松复合随机过程模型对产品在环境应力作用下的退化特性进行建模,基于所得模型,由SLD的性能退化信息估计模型中的参数进而评估得到SLD可靠性指标。克服了传统可靠性分析方法依赖寿命数据的缺点,能够在没有寿命数据的情况下评估得到SLD的可靠性指标,从而节约大量的试验经费和时间。     

GaAIAs／GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光管材料制备及表征

超辐射发光二极管（SLD）具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为了制备高功率半导体超辐射发光管，并且得到比较大的光谱宽度、大的单程增益和抑制电流饱和，我们研究设计了具有850nm辐射波长的GaAlAs／GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光二极管结构，采用分子束外延（MBE）方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射，变温（10～300K）光致发光（PL）等方法检测分析了外延薄膜的结构和光电特性。在光致发光谱线中我们得到了发射波长850nm的谱峰，谱峰范围跨跃800～880nm，双晶回摆曲线结果显示了设计的结构得到实现。在注入电流140mA时，器件输出光谱的半峰全宽可以达到26nm，室温下连续输出功率达到6mw。     

光纤陀螺SFS光源温度稳定性及驱动控制研究

随着光纤陀螺研究的不断进展,对陀螺光源的稳定性的要求也越来越高。SFS(超荧光光纤光源)正是应用于高精度陀螺要求的宽带光源,它的平均波长和功率的温度稳定性直接影响着光纤陀螺的性能。从SFS的特性分析对其驱动系统进行了设计,提出并实现了温度稳定性的控制方案。     

光纤陀螺用光源全温度工作交越失真研究

为提高光纤陀螺准确度、实现工程化应用,分析了SLD光源内部的热结构,建立了全数字光源控制系统.测试结果表明：在变温环境下（－15℃～55℃）,抑制了光源的“交越失真”现象,实现了光源平均波长波动0.014％,光功率波动0.4％的控制准确度.采用抑制交越失真控制的光源的FOG在全温度范围内的零偏稳定性从2.14°/h提高到0.21°/h.     

光纤陀螺漂移稳定控制方法研究

从理论人分析光纤陀螺位相调制器及光源不稳定对整机性能特别是对漂移的影响,通过研究,利用光纤陀螺基频分量、一次谐波及二次谐波分量的组合抑制光纤陀螺噪声,稳定控制光纤陀螺漂移,提高光纤陀螺栓测灵敏度。制作了实施电路。     

偏光干涉对光纤陀螺性能的影响

从光纤陀螺光学系统缺陷角度,研究了由于光纤陀螺保偏光纤融接误差及光学器件的不完善引起的偏光干涉效应,理论分析并实验研究了偏光干涉效应对传输光谱的影响及其对光纤陀螺性能的影响。研究表明,在当前的技术条件下,偏光干涉效应对光纤陀螺的标度因数影响可以忽略,偏光干涉不影响一般意义下的光源相干长度,但是却导致光源相干特性的变化,反应在相干图上出现了多个干涉衬比度峰值,这会降低宽谱光源的短相干长度特性给光纤陀螺带来的好处,由此也说明不能仅由相干长度这一个参量描述光源的相干特性。     

基于波长扫描的差分吸收光纤煤矿瓦斯传感系统设计

以1 330 nm波段的超辐射发光二极管为光源,利用可调谐光纤法珀滤波器为滤光元件,设计了一套光纤煤矿瓦斯传感系统.该系统采用了参考测量方法和差分吸收技术:一路参考光被引出用以消除光源波动的影响;扫描光纤法珀滤波器获得信号光波长和参考光波长,在实现差分吸收测量的同时,避免了不同滤光元件性能差异和中心波长漂移的影响.实验结果表明,所设计的光纤煤矿瓦斯传感系统的最低可探测甲烷浓度为0.15%.     

光纤陀螺的噪声及其实验分析

通过对FOG-110-I全光纤陀螺仪样机的研制,分析了光纤陀螺的噪声源,并对信号光背向反馈进入激光器引起的强度噪声和由光纤PZT位相调制器引起的幅度调制对光纤陀螺系统的影响作了重点分析。最后,给出了FOG-110-I全光纤陀螺样机的测试结果和实验分析。     

Research of an integrative technique with polarization modulation for generating high-quality multi-wavelength optical source

With the development of society, the need of fiber optical communication expansion and upgrades is increasing. Multi-wavelength optical source has been popularly researched as one of the key component of DWDM. A integrative technique with polarization modulation for high-quality multi-wavelength optical source has been proposed theoretically and experimentally. A comprehensive and systematic overview of how to get a high-quality multi-wavelength optical source, based on in-depth and detailed experiment research. It is found that the optical intensity of the sidebands are not only related to the microwave source and DC bias voltage loaded at EOIM, but also affected by the polarization state of the input light. Five perfect sidebands with equal peak value can be realized by regulating the polarization state of the input light, in addition to regulating the microwave source and DC bias voltage loaded at EOIM as well as. The peak–peak difference of intensity of sidebands can be down to 0.00 dBm in the best situation. Polarization state of the input light plays a good role in generating wonderful sidebands with equal space, balanced peak value, high signal-to-noise ratio. The number of sidebands can be selected according to specific application. The findings may have important implications for high-quality multi-wavelength optical source.     

Model of lock-in in a ring laser and a semiconductor laser gyro

It is assumed that the process of lock-in in a ring laser has a finite transient time. This assumption serves as a basis for developing a semiconductor laser gyro. A semiconductor optical amplifier is applied as an amplifying medium, and a ring resonator represents a long optical fiber. The injection of an external single-frequency light into a ring resonator with subsequent circulation of counterpropagating waves is used. The light characteristics of the semiconductor laser gyro are discussed, and the rotation sensitivity of the gyro is demonstrated.     

面向21世纪的新型陀螺仪─—光纤陀螺

回顾光纤陀螺发展历史，论述光纤陀螺技术发展的趋势。分析并展望光纤陀螺市场前景，指出当前光纤陀螺是处于大力发展的一种新型陀螺仪，它将成为21世纪陀螺仪市场的主导产品。     

交叉子光纤环的理论与实验研究

光纤环是光纤陀螺中的核心部件。光纤环所处的环境因素，如温度、应力引起的非互易性相位噪声，制约了光纤陀螺向高精度、实用化的发展。通过有限差分法，对光纤环的Shupe效应作了研究，对四极子光纤环在非稳态传热的过程中的温度场进行数值求解，分析了光纤环在试验提供的温度环境下的温度零漂。提出了光纤环交叉子绕制方案。     

基于时分复用技术的三轴光纤陀螺光路噪声及抑制技术研究

光纤陀螺小型化是光纤陀螺发展的一个重要方向,提出了一种基于时分复用技术的三轴光纤陀螺光路结构,通过复用一个光源和一个探测器大大减少了器件数量,有效地降低了成本,减小了体积。针对三轴光纤陀螺单信道多信号传感理论进行分析,给出了一种有效的信号提取方案,最后对光路串扰噪声进行了研究,提出一种噪声抑制技术并进行了实验验证。测试结果表明,噪声抑制技术效果良好,陀螺精度满足工程应用要求。